2020-2021备战中考物理—热学问题压轴题专题复习含答案

一、初中物理热学问题求解方法

1．如图是一辆警车。空车质量为2.72t。某次执行任务时警车以108 km/h的速度沿水平路面匀速直线行驶时的输出功率为60kW（g取10 N/kg）。求：

(1)车上警察的总质量为280 kg，轮胎与路面接触的总面积为1 000 cm2，车静止时对水平路面的压强是多少？

(2)警车以108 km/h的速度水平匀速直线行驶时，所受阻力是多少？

(3)若警车发动机的效率为40%，警车以60 kW的输出功率行驶 10 min，消耗多少千克的柴油？（柴油的热值取4.0×107 J/kg）

【答案】(1) 3×105Pa；(2) 2×103N；(3)2.25kg

【解析】

【详解】

(1)警车的总质量是

280kg2720kg3000kgm

车静止时对水平路面的压力是

43000kg10N/kg310NFGmg

轮胎与路面接触的总面积为

221000cm0.1mS

车静止时对水平路面的压强是

452310N310Pa0.1mFpS

(2)警车的速度

108km/h30m/sv

警车以这个速度水平匀速直线行驶时，所受阻力是

43610W210N30m/sPfFv动

(3)警车以60 kW的输出功率行驶 10 min，所做的有用功是

376010W1060s3.610JW有

根据热机的效率公式可得

773.610J910J40%WQ有

这些柴油的质量是 77910J2.25kg4.010J/kgQmq

答：(1)车静止时对水平路面的压强是5310Pa；(2)警车以108 km/h的速度水平匀速直线行驶时，所受阻力是3210N；(3)若警车发动机的效率为40%，警车以60 kW的输出功率行驶 10 min，消耗柴油的质量是2.25kg。

2．牛顿说自己是站在巨人的肩膀上，其实每一个育华学子都是如此。我们学习的每一个物理概念，背后都由科学家们辛勤探究而来，比如功和热量、电热等。在没有认识热的本质以前，热量、功、能量的关系并不清楚，所以它们用不同的单位来表示。热量的单位用卡路里，简称卡。焦耳认为热量和功应当有一定的当量关系，即热量的单位卡和功的单位焦耳间有一定的数量关系。他从1840年开始，到1878年近40年的时间内，利用电热量热法进行了大量的实验，最终找出了热和功之间的当量关系。如果用W表示电功，用Q表示这一切所对应的热量，则功和热量之间的关系可写成WJQ，J即为热功当量。利用如图1所示的装置，我们可以一起来重现历史，经历焦耳的探究过程——测量热功当量：

（1）除了图中所示器材，为完成实验，还需要的器材是__________。

（2）往量热器内筒倒入质量为m的水，按图连接好电路。闭合开关前滑动变阻滑片位于最__________端（选填“左或右”）

（3）记录温度计初始读数1t，闭合开关，调节滑片得到合适的电流电压，并记录为I、U。通电，并用搅拌器搅拌加速导热，一段时间后断电，记录通电时间t和末温2t。

（4）计算出热功当量J__________（用题中所给字母表示，水比热容用c表示）热功当量的测量，彻底否定了“热质说，为能量守恒和转化奠定了基础。

/mint 0 1 2 3 4 5

水 20℃ 25℃ 30℃ 36℃ 40℃ 45℃ 煤油 20℃ 30℃ 40℃ 50℃ 60℃ 71℃

（5）这套装置还可以用来做“比较水和煤油比热容的大小”实验，应当选择图2的__________（选填“A或B”）装置中的电阻与图1装置中的电阻__________（选填“串联或并联”）。

（6）进行实验后，测得数据如表格所示。本实验中水和煤油吸收热量的多少是用__________（选填“温度计示数的变化或加热时间”）来反映的。

（7）由表格数据求得煤油的比热容为____________________。

【答案】秒表 右 21UIttcmt A 串联 温度计示数的变化 32.110J/kgC

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]图中所示器材有电压表，电流表，温度计，为完成实验，需要求出电功，根据W=UIt还需要的器材是秒表。

(2)[2]往量热器内筒倒入质量为m的水，按图连接好电路。闭合开关前滑动变阻应位于阻值最大处，即滑片位于最右端。

(4)[3]根据WUIt，21Qcmtcmtt，WJQ，则热功当量

21WUItJQtcmt

(5)[4][5]这套装置还可以用来做“比较水和煤油比热容的大小”实验，为了控制变量相同，所以电阻丝阻值应该相同，即应当选择图2的A装置中的电阻与图1装置中的电阻串联。

(6)[6]根据转换法，实验中水和煤油吸热的多少是通过温度计示数的变化来反映的。

(7)[7]由表格数据可知，1min内，水的温度变化了

25℃-20℃=5℃

煤油的温度变化了

30℃-20℃=10℃

相同时间内，电阻丝产生的热量相同，则

QcmtQcmt水水水煤油煤油煤油

代入数据可得

32.110J/kgCc煤油

3．小明探究水沸腾时的特点，实验装置如图所示。

（1）加热一定时间后，温度计的示数如图所示，此时水的温度为________℃；

（2）当观察到如图中的_______图时，说明水已沸腾；b图中气泡上升的过程逐渐变小，发生的物态变化是_______；

（3）水在沸腾过程中虽然温度不再升高，但酒精灯要持续加热，这说明液体在沸腾过程中要______；

（4）如图所示中能正确表示实验过程中水温度变化的图象是______________。

A． B． C． D．

【答案】89； a； 液化； 吸热； A。

【解析】

【分析】

本题考查探究水沸腾实验的仪器、实验现象及图象处理。

【详解】

(1)[1]由图可知，温度计的读数是89℃；

(2)[2]水沸腾时，水泡上升变大，到水面破裂开，由此可知a图时，水已沸腾；

[3]b图中，气泡在上升过程中，变小，最后消失了，是气泡中的气体在上升过程中遇到的水温度比较低，气体遇冷液化变成了液体，故是液化过程；

(3)[4]水在沸腾时，虽然温度保持不变，但要继续吸热；

(4)[5]水在沸腾前，吸热温度升高，沸腾时，吸热温度保持不变，直到水全部汽化，满足这些描述的是A。

4．（1）如图甲是探究“冰在熔化时温度变化规律”实验，图乙是根据实验数据画出的图象。由图乙可知，冰在熔化过程持续吸热，温度_____（选填“升高”、“不变”或“降低”），冰是_____（选填“晶体”或“非晶体”）；第6分钟时冰处于_____（选填“固态”、“液态”或“固液共存态”）。

（2）小云用如图所示装置探究水的沸腾。组装实验器材时，应按照_____的顺序（选填“自上而下”或“自下而上”）；实验室现有：A．水银温度计（﹣20℃～120℃）；B．酒精温度计（﹣80℃～60℃）；C．体温计；D．寒暑表等不同种类的温度计，本实验应选用的温度计是_____（选填“A”、“B”、“C”或“D”）；实验中小云观察到水在沸腾前和沸腾时水中气泡的上升情况不同，如图甲、乙所示。表示沸腾前气泡上升情况的是图_____（选填“甲”或“乙”）。

【答案】不变 晶体 固液共存 自下而上 A 甲

【解析】

【详解】

(1)[1][2]从图乙可以看到冰在熔化过程，从第2min到第8min，温度保持不变，由此可以知道冰是晶体；

[3]第6min时，冰的温度还是不变，此时有一部分冰已经熔化成水，但没有全部熔化，应该处于固液共存态；

(2)[4]组装实验器材时，应按照自下而上的顺序组装，因为不能确定温度计的具体高度是多少；

[5]本实验应选用的温度计是水银温度计，因为水沸腾时，温度能达到100℃，酒精温度计最高温度只能是60℃，体温计、寒暑表这两个量程也不够大；

[6]水沸腾前，温度不均匀，烧杯上面的水温度较低，下面的水温度较高，下面的热气泡上升遇上低温的水时，一部分会液化成水，那么气泡会变小，故表示沸腾前气泡上升情况的是图甲。

5．为了比较“沙子和水的吸热本领的大小”，小明做了如图所示的实验：在两个相同的烧杯中分别装好沙子和水，并在上方盖好玻璃片，用两个相同的酒精灯对其加热，实验数据记录如下表所示：

质量/g 温度升高10℃所需的时间/s 温度升高20℃所需的时间/s 温度升高30℃所需的时间/s 沙子 30 64 89 124

水 30 96 163 220

(1)在此实验中，用加热时间的长短来表示物质_________________；

(2)实验过程中要不断的用玻璃棒搅拌，目的是______________________；

(3)分析表中的实验数据可知：质量相同的水和沙子，升高相同的温度时，水吸收的热量__________（选填“大于”或“小于”）沙子吸收的热量；

(4)如果加热相同的时间，对于质量相同的水和沙子，__________（选填“沙子”或“水”）升高的温度更高；

(5)实验过程中，观察到装水的烧杯上方的玻璃片上有水珠出现，_______（选填“沙子”或“水”）上方的玻璃片温度更高，原因是______________；

(6)实验中有些同学发现，刚开始加热时，出现了沙子的温度反而比较低的情况，你认为可能的原因是：______________。

【答案】吸收热量的多少 物质受热均匀 大于 沙子 水 水蒸气液化放热 水的导热性能比沙子的导热性能好

【解析】

【分析】

(1)我们使用相同的酒精灯通过加热时间的长短来比较吸热多少，这种方法叫转化法；

(2)为使受热均匀，实验过程中要不断的用玻璃棒搅拌；

(3)由表中数据分析回答；

(4)由(3)推理回答；

(5)分析装水烧杯上方的玻璃片内侧水珠的形成原因，利用液化放热的原理进行解释；

(6)从水和沙子导热性能不同分析。

【详解】

(1)[1]根据转换法，在此实验中，用加热时间的长短来表示物质吸收热量的多少；

(2)[2]实验过程中要不断的用玻璃棒搅拌，目的是物质受热均匀；

(3)[3]分析表中的实验数据可知：质量相同的水和沙子，升高相同的温度时，水加热的时间长，根据转换法，即水吸收的热量大于沙子吸收的热量；

(4)[4]由(3)的结论：质量相同的水和沙子，升高相同的温度时，水加热的时间长，推理有：